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研究超高层建筑风场绕流特性对改善建筑及建筑群风环境,提升人居舒适度非常重要。因为费用高,且测量困难,现场实测难以用于研究超高层建筑风场绕流特性,风洞实验也很难在工程实际中广泛应用,但是利用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)软件可方便地模拟计算超高层建筑风场绕流特性,得到风压和风速等物理量的分布特征,从而评价高层建筑的建筑规划和结构设计方案的合理性,同时提出合理的改进措施,提高建筑设计的质量。利用软件平台Fluent6.3,本文对大气边界层中的超高层建筑的风场进行模拟分析。主要的研究工作如下:(1)在广泛查阅国内外文献的基础上,对二维和三维钝体绕流数值模拟分析的研究现状进行了较为全面的回顾和总结。并针对CFD软件模拟的理论基础,包括控制方程、湍流模型、壁面函数、网格生成技术和有限体积法进行了比较全面的总结。(2)进行了二维数值模拟。先对单方形柱进行数值模拟分析得到其斯托罗哈数、阻力主频和阻力系数,并与已有的实验和文献进行对比分析,吻合较好,同时得到了单方形柱的平均风压系数和流线分布。在方形柱模拟满足工程要求的基础上,模拟了矩形柱在0°和90°风向(即考虑单柱的长宽比不同)时的流场特性,通过比较计算结果,得到长宽比对单柱的风荷载和绕流特性的影响规律;然后模拟计算了两柱串并列时的风场特性,并与单柱的风场进行比较,研究发现,串列布置两柱的气动干扰比并列布置时的大,长宽比不同的两柱的气动干扰比长宽比相同的大。当长宽比不同的两柱串列布置时,长宽比小的方柱在前时两柱的气动干扰比长宽比大的方柱在前时的小。(3)选用基于雷诺平均(RANS)的湍流物理模型利用CFD软件平台进行了三维定常数值模拟分析。先模拟计算0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°等不同风向来流条件下标准建筑模型绕流流场,得到其平均风压系数分布,并与已有的标准风洞实验进行对比,在数值模拟和风洞实验比较吻合的情况下,得到迎风面、背风面和侧风面的体型系数,与规范给出的超过45米的长方体的体型系数进行对比,进一步验证了数值模拟能够满足工程要求。(4)在标准模型的模拟满足工程要求的基础上,对地王大厦进行数值模拟得到其在0°、45°、90°、135°时的平均压力系数分布、流场分布,将地王大厦的模拟结果与标准模型的进行对比,研究发现建筑立面由平面变为圆弧面能改善风场。最后对串并列的三个等间距的超高层建筑进行考虑间距的变化的数值模拟分析,研究发现,三栋建筑物串并列布置时相对单个建筑风场发生了很大变化,随着间距的增大,建筑之间的气动干扰减小,三栋建筑串列布置时的气动干扰比并列时的大,并列布置的三栋建筑之间间距为5.5倍建筑特征长度时气动干扰已经很弱。